Bij diverse infrastructurele projecten is er sprake van aanzienlijke mosaangroei, die regelmatig gepaard gaat met aantasting van het beton. Na een langlopend technisch onderzoek is nu gebleken dat er een duidelijke relatie is tussen de porositeit van het betonoppervlak, de mosaangroei en de aantasting. Er is daarbij veel aan het licht gebracht, bevestigen Paul Oortwijn en Aad van der Horst, beide nauw betrokken bij het onderzoek. "Het was een zeer intensief traject, waarbij we een duidelijk beeld hebben gekregen welke mechanismen een belangrijke rol spelen, en waarbij we ook te weten zijn gekomen wat in ieder geval niet het probleem is. Maar om zeker te weten hoe het zit en wat er vervolgens moet gebeuren, is nog validerend en aanvullend onderzoek nodig. Tot die tijd moeten er wel de nodige maatregelen worden genomen."

In antwoord op diverse aantastingen van civiele betonconstructies in combinatie met mosaangroei, is in 2015 door Rijkswaterstaat, ProRail, enkele grote GWW-aannemers en de beton- en cementindustrie gestart met een gezamenlijk onderzoek. Van der Horst: “Deze problematiek raakt vele partijen in de bouw, opdrachtgevers, aannemers, betonindustrie. Het is dus een gezamenlijk probleem. Gelukkig heeft iedereen dat onderkend. Er wordt door partijen uit al deze geledingen geld, tijd en kennis beschikbaar gesteld.” Oortwijn onderschrijft de importantie van het onderzoek: “Mosaangroei treedt op veel plaatsen verspreid in het land op. Het gaat dus niet om incidenten. De verwachting is dat er structurele oorzaken aanwezig zijn. Er is veel aan gelegen om erachter te komen wat die oorzaken zijn.”

Vooraf zijn duidelijke afspraken gemaakt met alle betrokkenen in de onderzoekscommissie. Door niet tussentijds naar buiten te treden en een strikte geheimhouding op projectspecifieke gegevens tijdens en na het onderzoek, kon iedereen open kaart spelen. Het ging bovendien alleen om de technische oorzaken. Discussies over aansprakelijkheden mochten niet in de weg zitten. Oortwijn: “Ik heb echt het gevoel dat we hierdoor alle beschikbare informatie uit alle geledingen boven water hebben kunnen krijgen. Dat was alleen mogelijk door het creëren van onderling vertrouwen. Dat is goed gelukt. Bovendien is iedereen tot het einde toe aan boord gebleven.”

De resultaten van het onderzoek zijn op 15 november 2018 bekendgemaakt. Het betreft een verkennend fenomenologisch onderzoek, zo benadrukken Van der Horst en Oortwijn. “Wij hebben heel veel resultaten die bij elkaar veel belangwekkende informatie geven. Maar we moeten ons ook realiseren dat het momentopnames zijn, waarbij heel veel factoren een rol spelen. Het was niet mogelijk om de exacte gevolgen van al die factoren te kwantificeren. Daar is aanvullend onderzoek voor nodig.”

In het onderzoek zijn 15 zogenoemde kniplocaties verspreid in het land nader bekeken. Niet om problemen op die specifieke locaties te onderzoeken, maar om de algemene verbanden en oorzaken te achterhalen. Het zijn locaties waarbij er een duidelijke scheiding is te zien tussen een zijde mét mos en een zijde zónder mos.
De omvangrijke hoeveelheid data die uit de samples volgden, is met complexe statistische methoden beoordeeld. Van der Horst: “De gangbare statistiek was hier echt ontoereikend. Er is wat statistiek betreft het onderste uit de kan gehaald. Daartoe is zelfs een samenwerking gezocht met het Delft Institute of Applied Mathematics van de TU Delft.”

Uit analyse van alle gegevens bleek dat vooral de vochthuishouding in de randzone van het beton sterk was gecorreleerd aan de aanwezigheid van mos. En die vochthuishouding staat in verband met de porositeit en permeabiliteit: bij gelijke externe omstandigheden vertoonde het beton een hogere porositeit/permeabiliteit op de plaats waar mos aangetroffen werd, vergeleken met de plaats waar geen mos aangetroffen werd. Deze relatie was wel relatief. Het was dus niet zo dat bij een specifieke mate van porositeit en permeabiliteit er altijd sprake was van mosaangroei.
 

Vervolgens is gekeken naar de mate van aantasting. Hierbij is gebruikgemaakt van een beoordeling door deskundigen op basis van meerdere onderzochte factoren. De resultaten zijn ingedeeld in twee categorieën: ‘aantasting conform verwachting’ en ‘aantasting meer dan verwacht’. Er bleek een direct verband tussen de permeabiliteit/porositeit en de aantasting. Dat verband was zelfs absoluut.

Door diverse onderzoeksresultaten te combineren, ook de resultaten waarbij externe omstandigheden binnen een kniplocatie niet gelijk waren, kon de conclusie worden getrokken dat mosaangroei geen veroorzaker is van een hogere porositeit/permeabiliteit maar het gevolg ervan. Dat beton vervolgens kan worden aangetast door het mos, komt door de vochtvasthoudende eigenschappen van het mos. Dit levert een verhoogd aantastingsrisico op door het vorst-dooimechanisme. Voor eerder gesuggereerde oorzaken van betonaantasting, zoals zuuraantasting en fysieke schade door meeldraden, zijn geen aanwijzingen gevonden.

De gevonden verschillen in porositeit/permeabiliteit waren aanwezig in het betonoppervlak en niet in de kern van het beton. Dat heeft weer tot de voorlopige conclusie geleid dat het vooral externe factoren zijn die de porositeit/permeabiliteit beïnvloeden. Maar een relatie tussen de eigenschappen van randzonebeton en het (kern)beton was er wel, waardoor naast externe inwerking ook het betonmengsel zelf invloed bleek te hebben op de problematiek.

Wat eenduidig de oorzaken zijn van een verhoogde porositeit/permeabiliteit en in welke mate bepaalde factoren een rol spelen, kon vanwege een gebrek aan informatie uit het verleden en de onderzoeksopzet echter niet worden vastgesteld. Wel worden door de commissie een aantal waarschijnlijke oorzaken genoemd. “Het zijn niet gevalideerde aannames maar we wilden die wel meenemen in het rapport. We willen namelijk voorkomen dat we op korte termijn met nog veel meer problemen worden opgezadeld.” De genoemde mogelijke factoren zijn onder meer de effectiviteit van de nabehandeling en lage klinkergehaltes. Dit laatste sluit aan bij een moderne trend waarbij klinkergehaltes lager worden om redenen van sustainability. Beton met lage klinkergehaltes wordt in de loop van de tijd poreuzer als gevolg van carbonatatie en is in de verhardingsfase gevoeliger voor uitdroging.

Voor een optimale kwaliteit van het randzonebeton is het volgens de commissie daarom van groot belang dat mengselsamenstelling, grondstoffen, bekisting en nabehandeling goed op elkaar worden afgestemd.

Om een nog beter beeld te krijgen van de invloedsfactoren, doet de onderzoekscommissie een aanbeveling om nader experimenteel onderzoek uit te voeren. Dit zou op termijn kunnen leiden tot aangepaste normen en vooral een betere interactie tussen die normen. Zo moet de regelgeving beter worden afgestemd op veranderende samenstellingen van het beton. Ook roept de commissie op om afspraken te maken over de introductie van een ‘geboortecertificaat’ waarin de relevante projectgegevens over onder meer het beton en de uitvoering worden opgeslagen. Een dergelijk certificaat is internationaal gezien niet nieuw.

Vervolgonderzoek en mogelijk aangepaste regelgeving moet het probleem structureel gaan verhelpen. Maar het is volgens de commissie niet verstandig daarop te wachten. Daarom doet de commissie een aantal aanbevelingen aan de aannemerij en de betonindustrie voor de korte termijn. Ten eerste wordt aangeraden terughoudend te zijn met het toepassen van curing compounds en bekistingsoliën. Deze producten kunnen een voedingsbodem zijn voor micro-organismen. Voorts moet beton zo glad mogelijke worden afgewerkt, tenzij dat op functionele gronden niet gewenst is. Voor het beton zelf wordt aangeraden mengsels toe te passen die minder gevoelig zijn voor variatie in afwerking en nabehandeling en moet terughoudend worden omgegaan met extreem lage klinkergehaltes (< 25 %). Tot slot verdient het aanbeveling om mengsels met een zo laag mogelijke water-bindmiddelfactor toe te passen. En als mosaangroei dan toch aanwezig is, moet die periodiek worden verwijderd, zo stelt de commissie.

De taak van de onderzoekscommissie zit erop. Maar er moet dus een vervolg komen: validerend en verbredend onderzoek plus op korte termijn diverse maatregelen. Volgens Oortwijn en Van der Horst ligt er op dat gebied een belangrijke taak bij de branches: “Het moet sectorbreed worden opgepakt door zowel opdrachtgevers, de aannemerij als de betonindustrie. De verantwoordelijkheid rijkt veel verder dan alleen de partijen die nu bij het onderzoek betrokken zijn geweest. Gelukkig hebben we tot nu toe heel positieve ervaringen met die samenwerking.”